Wissensverarbeitung: eine Einführung in die Künstliche Intelligenz für Informatiker und Ingenieure
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| Vorheriger Titel: | Heinsohn, Jochen Wissensverarbeitung |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg
Elsevier, Spektrum Akad. Verl.
2007
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Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis . xi
Tabellenverzeichnis . xv
1 Einführung. 1
1.1 Wissen und Information . 1
1.2 Expertensysteme. 6
1.3 Integrierte Wissensverarbeitimg in Intelligenten Systemen . 12
2 Suchverfahren. 17
2.1 Einführung. 17
2.2 Problemrepräsentation mit Zuständen und Operatoren. 21
2.3 Unmformierte Suchverfahren. 23
2.3.1 Tiefensuche . 23
2.3.2 Breitensuche. 25
2.3.3 Eigenschaften der Tiefen- und Breitonsuche. 26
2.3.4 Schrittweise Vertiefung. 29
2.4 Hexiristische Suche . 30
2.4.1 Heuristische Funktionen. 32
2.4.2 Bestensuche. 33
2.5 Optimierungsprobleme. 36
2.5.1 Der A*-Algorithmus. 36
2.5.2 Kombinatorische Optimierung . 40
2.6 Zusammenfassung. 44
2.7 Aufgaben. 45
3
Constraints
— Propagierung von Beschränkungen. 49
3.1 Constraintprobleino . 49
3.2 Heuristiken für Constraintprobleme. 55
3.3 Die Propagierung von
Constraints
. 59
3.4 Zusammenfassung. 63
3.5 Aufgaben. 64
4 Evolutionäre Algorithmen . 67
4.1 Evolution. 68
4.1.1 Biologische Evolution.
(І8
4.1.2 Künstliche Evolution . 69
4.2 Genetische Algorithmen. 76
4.2.1 Kodierung. 77
4.2.2 Genetische Operatoren. 79
4.2.3 Anwendung . 82
4.3 Genetisches Programmieren. 83
Inhaltsverzeichnis
4.3.1 Struktur der Individuen. 84
4.3.2 Genetische Operatoren. 85
4.3.3 Anwendung . 87
4.4 Zusammenfassung. 88
4.5 Aufgaben. 89
5 Wissensverarbeitung mit Logik . 93
5.1 Einführung. 93
5.2 Aussagenlogik. 94
5.2.1 Syntax und Semantik. 94
5.2.2 Äquivalenz und Normalformen. 97
5.2.3 Folgerung und Resolution. 101
5.3 Prädikatenlogik. 113
5.3.1 Syntax und Semantik. 113
5.3.2 Unifikation und Resolution. 123
5.4 Logikbasierte Wissensverarbeitung . 129
5.5 Zusammenfassung. 135
5.6 Aufgaben. 137
6 Regelsysteme. 141
6.1 Fakten und Regeln. 141
6.2 Rückwärtsverkettende Systeme. 145
6.2.1 Die Regelinterpretation. 145
6.2.2 Die Steuerung der Regelinterpretation. 148
6.3 Vorwärtsverkettende Systeme. 152
6.3.1 Die Regelinterpretation. 152
6.3.2 Konfliktlösuiigsstrategien. 160
6.4 Zusammenfassung. 167
6.5 Aufgaben. 167
7 Unvollständiges Wissen. 171
7.1 Einführung. 171
7.2 Rechtfertigungsbasierte Systeme (JTMS). 174
7.3 Behandlung von Inkonsistenzen. 183
7.4 Ammhmenbasierte Systeme (ATMS). 185
7.5 Zusammenfassung. 188
7.6 Aufgaben. 189
8 Unsicheres Wissen. 191
8.1 Einführung. 191
8.2 Wahrscheinlichkeitstheoretische Grundlagen . 193
8.2.1 Wahrscheinlichkeiten . 193
8.2.2 Einfache Anwendungen . 198
Inhaltsverzeichnis ix
8.2.3 Produkträume. 200
8.2.4 Unabhängigkeit von Ereignissen. 203
8.2.5 Bewertung früher Modelle zum unsicheren Schließen. 205
8.3 Sicherheitsfaktoren. 207
8.3.1 Das mathematische Modell. 210
8.3.2 Diskussion . 215
8.4 Bayessche Netze. 216
8.4.1 Problemstellung und Motivation. 217
8.4.2 Abhängigkeitsstrukturen. 221
8.4.3 Propagierung in Abhängigkeitsgraphen. 223
8.5 Vertrauensintervalle nach Dempster-Shafer . 235
8.5.1 Sensordaten-Fusion nach
Dempster
. 236
8.5.2 Verarbeitung von Vertrauen und Plausibilität nach Shafer . 242
8.5.3
Dempsters
Kombinationsregel. 247
8.5.4 Diskussion . 252
8.6 Zusammenfassung. 254
8.7 Aufgaben. 255
9 Vages Wissen. 261
9.1 Einführung. 261
9.2 Fuzzy-Logik. 262
9.3
Fuzzy Control.
264
9.4 Zusammenfassung. 271
9.5 Aufgaben. 272
10 Künstliche neuronale Netze. 273
10.1 Einführung. 273
10.1.1 Maschinelles Lernen. 273
10.1.2 Motivation neuronaler Netze. 279
10.1.3 Geschichtliches - Wer hat's erfunden. 280
10.2 Modelle künstlicher neuronaler Systeme. 281
10.2.1 Modell eines Neurons. 282
10.2.2 Netztopologie. 284
10.3 Vorwärtsvermittlungsnetze. 285
10.3.1 Perzeptron. 285
10.3.2 Delta-Regel und ADALINE. 292
10.3.3 Multilayer-Perzeptron und Backpropagation . 293
10.3.4 Probleme und Details des BPV . 296
10.3.5 Modifikationen des BPV. 307
10.3.6 Anwendung . 309
10.4 Selbstorganisierende Karten. 311
10.4.1 Aufbau. 312
Inhaltsverzeichnis
10.4.2 Training. 314
10.4.3 Visualisierung von
SOM
. 317
10.4.4 Anwendungsfelder. 321
10.5 Zusammenfassung. 322
10.6 Aufgaben. 322
11 Zeitliches Wissen. 327
11.1 Einführung. 327
11.2 Aliens Temporallogik. 328
11.3 Constraintpropagierung in temporalen Constraintnetzen. 335
11.4 Aufgaben. 341
12 Wissen über Situationen, Aktionen und Pläne . 343
12.1 Einführung. 343
12.2 Der Situationskalkül. 344
12.2.1 Repräsentation von Situationen. 346
12.2.2 Operationen und Aktionen . 347
12.3 Der STRIPS-Planer. 352
12.4 Erweiterungen. 358
12.5 Aufgaben. 361
Anhang: Der
Pseudocode
. 363
Literaturverzeichnis. 365
Index. 373 |
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Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis . xi
Tabellenverzeichnis . xv
1 Einführung. 1
1.1 Wissen und Information . 1
1.2 Expertensysteme. 6
1.3 Integrierte Wissensverarbeitimg in Intelligenten Systemen . 12
2 Suchverfahren. 17
2.1 Einführung. 17
2.2 Problemrepräsentation mit Zuständen und Operatoren. 21
2.3 Unmformierte Suchverfahren. 23
2.3.1 Tiefensuche . 23
2.3.2 Breitensuche. 25
2.3.3 Eigenschaften der Tiefen- und Breitonsuche. 26
2.3.4 Schrittweise Vertiefung. 29
2.4 Hexiristische Suche . 30
2.4.1 Heuristische Funktionen. 32
2.4.2 Bestensuche. 33
2.5 Optimierungsprobleme. 36
2.5.1 Der A*-Algorithmus. 36
2.5.2 Kombinatorische Optimierung . 40
2.6 Zusammenfassung. 44
2.7 Aufgaben. 45
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Constraints
— Propagierung von Beschränkungen. 49
3.1 Constraintprobleino . 49
3.2 Heuristiken für Constraintprobleme. 55
3.3 Die Propagierung von
Constraints
. 59
3.4 Zusammenfassung. 63
3.5 Aufgaben. 64
4 Evolutionäre Algorithmen . 67
4.1 Evolution. 68
4.1.1 Biologische Evolution.
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4.1.2 Künstliche Evolution . 69
4.2 Genetische Algorithmen. 76
4.2.1 Kodierung. 77
4.2.2 Genetische Operatoren. 79
4.2.3 Anwendung . 82
4.3 Genetisches Programmieren. 83
Inhaltsverzeichnis
4.3.1 Struktur der Individuen. 84
4.3.2 Genetische Operatoren. 85
4.3.3 Anwendung . 87
4.4 Zusammenfassung. 88
4.5 Aufgaben. 89
5 Wissensverarbeitung mit Logik . 93
5.1 Einführung. 93
5.2 Aussagenlogik. 94
5.2.1 Syntax und Semantik. 94
5.2.2 Äquivalenz und Normalformen. 97
5.2.3 Folgerung und Resolution. 101
5.3 Prädikatenlogik. 113
5.3.1 Syntax und Semantik. 113
5.3.2 Unifikation und Resolution. 123
5.4 Logikbasierte Wissensverarbeitung . 129
5.5 Zusammenfassung. 135
5.6 Aufgaben. 137
6 Regelsysteme. 141
6.1 Fakten und Regeln. 141
6.2 Rückwärtsverkettende Systeme. 145
6.2.1 Die Regelinterpretation. 145
6.2.2 Die Steuerung der Regelinterpretation. 148
6.3 Vorwärtsverkettende Systeme. 152
6.3.1 Die Regelinterpretation. 152
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6.4 Zusammenfassung. 167
6.5 Aufgaben. 167
7 Unvollständiges Wissen. 171
7.1 Einführung. 171
7.2 Rechtfertigungsbasierte Systeme (JTMS). 174
7.3 Behandlung von Inkonsistenzen. 183
7.4 Ammhmenbasierte Systeme (ATMS). 185
7.5 Zusammenfassung. 188
7.6 Aufgaben. 189
8 Unsicheres Wissen. 191
8.1 Einführung. 191
8.2 Wahrscheinlichkeitstheoretische Grundlagen . 193
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Inhaltsverzeichnis ix
8.2.3 Produkträume. 200
8.2.4 Unabhängigkeit von Ereignissen. 203
8.2.5 Bewertung früher Modelle zum unsicheren Schließen. 205
8.3 Sicherheitsfaktoren. 207
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8.3.2 Diskussion . 215
8.4 Bayessche Netze. 216
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8.7 Aufgaben. 255
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10.1.3 Geschichtliches - Wer hat's erfunden. 280
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10.2.1 Modell eines Neurons. 282
10.2.2 Netztopologie. 284
10.3 Vorwärtsvermittlungsnetze. 285
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10.3.4 Probleme und Details des BPV . 296
10.3.5 Modifikationen des BPV. 307
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10.4.1 Aufbau. 312
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10.4.3 Visualisierung von
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10.5 Zusammenfassung. 322
10.6 Aufgaben. 322
11 Zeitliches Wissen. 327
11.1 Einführung. 327
11.2 Aliens Temporallogik. 328
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11.4 Aufgaben. 341
12 Wissen über Situationen, Aktionen und Pläne . 343
12.1 Einführung. 343
12.2 Der Situationskalkül. 344
12.2.1 Repräsentation von Situationen. 346
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12.3 Der STRIPS-Planer. 352
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